Слово «биология» происходит от двух греческих слов. ‘bios’ — жизнь и ‘logos’ — образование. В древние времена люди жили в основном за счет скотоводства, земледелия и охоты. Наблюдение за растениями и животными и знание их повадок помогали им в быту. От этого также зависело выживание людей.
Биология
Биология (греч. biology — жизнь, биология, жизнь — греч. speech — образование, наука) — это система наук, изучающая взаимодействие между живыми организмами и окружающей их средой. Биология изучает все аспекты жизни, особенно структуру, функции, развитие, происхождение, эволюцию и распространение организмов на Земле. Она классифицирует и описывает организмы, происхождение видов и их взаимодействие с окружающей средой.
Как специальная наука, биология возникла из естественных наук в 19 веке, когда ученые обнаружили, что живые организмы обладают некоторыми общими характеристиками. Термин «биология» был введен независимо различными авторами — Фридрихом Бурдахом в 1800 году, Готфридом Рейнгольдом Тревиранусом1 и Жаном Батистом Ламарком в 1802 году.
Современная биология основана на пяти фундаментальных принципах: клеточная теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия2 3. Сегодня биология является важным предметом для средних и высших учебных заведений во всем мире. Ежегодно публикуется более миллиона статей и книг по биологии, медицине и биомедицине.
В биологии различают следующие уровни организации.
- Клеточный, субклеточный и молекулярный уровень : клетки содержат внутриклеточные структуры, которые строятся из молекул.
- Организменный и органно-тканевой уровень : у многоклеточных организмов клетки составляют ткани и органы. Органы же, в свою очередь, взаимодействуют в рамках целого организма.
- Популяционный уровень : особи одного и того же вида, обитающие на части ареала, образуют популяцию.
- Видовой уровень : свободно скрещивающиеся друг с другом особи обладающие морфологическим, физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определённый ареал (район распространения) формируют биологический вид.
- Биогеоценотический и биосферный уровень : на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы, которые, в свою очередь, образуют биосферу.
Большинство биологических наук имеют более узкую специализацию. Традиционно они группируются в зависимости от типа изучаемого организма: в растениеведении — растения, в зоологии — животные, в микробиологии — моноцитарные микроорганизмы. Область биологии далее подразделяется либо на биохимические исследования, химические основы жизни, молекулярно-биологические исследования биологических молекул, клеточную биологию, многоклеточные организмы в цитологии, сложные взаимодействия клеток, гистологию и анатомию, исходя из методов, используемых в масштабе исследования. Строение тканей и организмов по отдельным органам и тканям, физиология физические и химические функции органов и тканей, наука о поведении организмов, экология взаимозависимость различных тканей и организаций.
Передача генетической информации изучается в генетике. Развитие организмов в течение онтогенеза изучается в биологии развития. Палеонтология и эволюционная биология изучают происхождение и историческую эволюцию живой природы.
Биомедицина, биофизика (изучение живых объектов естественными методами) и биометрия. Она появляется на границах соответствующих наук. В связи с практическими потребностями человека появляются такие дисциплины, как астробиология, социобиология, биофизиология и бионика.
Содержание
Биологические общества
- См.отдельные статьи Герпетологические общества, Биологические общества, а также соответствующие разделы в статьях о различных биологических дисциплинах (например, Энтомология, Териология, Малакология и т. д.).
Биологические организации
Традиционно научные исследования в области биологии проводятся университетами, но соответствующие факультеты не всегда называются факультетами биологии. Например, в Государственном университете имени М.В. Ломоносова в Москве есть несколько факультетов, проводящих исследования в области биологии. Помимо биологического факультета, здесь есть Школа промышленной и биоинформатики, факультет фундаментальной медицины и Институт физико-химической биологии НИИ. Помимо университетов, в России такие исследования проводятся в основном государственными и частными институтами, входящими в состав Российской академии наук (см. список институтов), Российской академии сельскохозяйственных наук или Российской академии медицины.
Биологи
Биологический метод
В науках о жизни используются методы наблюдения, моделирования (включая компьютерное моделирование), описания, сравнения, экспериментирования и исторического сопоставления.
Концепция биологии как специализированной естественной науки возникла в 19 веке, но область биологии появилась раньше, чем медицина и естественная история. Их традиции обычно восходят к древним ученым, таким как Аристотель и Гален, через арабских врачей аль-Джахиза5, Ибн Сину6, Ибн Зухура7 и Ибн ан-Нафиза8. В эпоху Возрождения европейская биологическая мысль совершила революцию благодаря изобретению буквенной печати и распространению шрифта, интересу к экспериментальным исследованиям и открытию множества новых видов растений и животных в ходе великих географических открытий. Это было время, когда такие великие умы, как Андреас Безариос и Уильям Гарвей, работали, закладывая основы современной анатомии и физиологии. Чуть позже Линней и Бюффон проделали огромную работу по классификации форм живых и окаменелых существ. Микроскопия открыла возможность наблюдений за ранее неизвестным миром микроорганизмов и заложила основы для развития клеточной теории. Развитие естественных наук отчасти было связано с появлением механистической философии, которая способствовала развитию естественной истории.910
К началу 19 века несколько современных биологических дисциплин, таких как ботаника и зоология, достигли профессионального уровня. Лавуазье и другие химики и физики начали размышлять о живой и неживой природе. Физики, такие как Александр Гумбольдт, изучали взаимодействие организмов с окружающей средой и их зависимость от географии, заложив основы биогеографии, экологии и поведения животных. В 19 веке развитие эволюционной теории постепенно привело к лучшему пониманию роли вымирания и изменения видов, а клеточная теория по-новому раскрыла базовую структуру живых организмов. В сочетании с данными эмбриологии и палеонтологии эти разработки позволили Чарльзу Дарвину создать стройную теорию эволюции путем естественного отбора. К концу 19 века идея аутизма была окончательно вытеснена теорией инфекционных патогенов как возбудителей болезней. Однако механизм наследования родительских признаков оставался загадкой91112.
В начале 20 века Томас Морган и его студенты заново открыли законы, изученные Грегором Менделем в середине 19 века, и генетика начала стремительно развиваться. К 1930-м годам сочетание популяционной генетики и теории естественного отбора привело к современной эволюционной теории или неодарвинизму. Развитие биохимии привело к открытию ферментов, что положило начало монументальной задаче объяснения всех метаболических процессов. Открытие структуры ДНК Уотсоном и Криком дало мощный толчок развитию молекулярной биологии. Затем последовали формулирование центральных доктрин, расшифровка генетического кода и, к концу 20-го века, полная расшифровка генетического кода человека и многих других организмов, важных для медицины и сельского хозяйства. Таким образом, возникли новые области геномики и протеомики. Хотя растущее число биологических дисциплин и необычайная сложность биологических предметов продолжают создавать все более узкие специализации среди биологов, биология остается единой наукой, и данные всех биологических дисциплин, особенно геномики, могут быть применены ко всем остальным.13 14 1516.
Микология — это наука о грибах. Он давно стал частью ботаники. Поскольку грибы уже давно классифицируются как растения, эти науки все еще имеют много общего.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ
До начала 20-го века биологи были убеждены, что все живые организмы фундаментально отличаются от неживых и что в этом отличии есть какая-то тайна. Сегодня, благодаря значительному расширению наших знаний о химии и физике живых организмов, стало ясно, что жизнь можно объяснить в обычных химических и физических терминах. Ниже приводится краткое изложение основных концепций современной биологии, относящихся к феномену жизни как таковой.
Биогенез.
Все живые организмы происходят исключительно от других живых организмов, и из этого правила нет исключений. Не совсем ясно, можно ли считать ультрамикроскопические фильтрующие вирусы живыми, но несомненно, что их появление в окружающей среде в большом количестве возможно только за счет размножения уже попавших туда вирусов. Вирусы не возникают из невирусных материалов.
Одним из самых основных обобщений современной биологии является клеточная теория, которая утверждает, что все живые организмы, включая растения и животных, состоят из клеток и клеточных секреций, и что новые клетки образуются путем деления существующих клеток. Все клетки также имеют сходство в своем химическом составе и основных компонентах основных метаболических реакций, а деятельность всего организма является суммой индивидуальной деятельности составляющих клеток и эффектов их взаимодействий.
Генетические механизмы и эволюция.
Согласно теории наследственности, характеристики каждого поколения особей передаются следующему поколению через единицы наследования, называемые генами. Большая, сложная молекула ДНК состоит из четырех различных субъединиц в двойной спиральной структуре, называемой нуклеотидом. Информация, содержащаяся в каждом гене, кодируется специфическим расположением этих субъединиц. Поскольку каждый ген состоит примерно из 10 000 нуклеотидов определенной последовательности, существует множество комбинаций нуклеотидов и, следовательно, множество различных последовательностей как единиц генетической информации.
Секвенирование нуклеотидов, составляющих конкретный ген, сегодня не только возможно, но и очень распространено. Кроме того, гены можно синтезировать, а затем клонировать, создавая миллионы копий. Если заболевание человека вызвано мутацией в гене, который не функционирует должным образом, в клетку можно ввести нормальный синтетический ген для выполнения необходимой функции. Этот процесс известен как генная терапия. Амбициозная программа «Геном человека» направлена на открытие последовательностей нуклеотидов, составляющих все гены в геноме человека.
Одно из самых важных обобщений современной биологии, которое иногда формулируется как «ген — фермент — метаболическая реакция», было сформулировано американскими генетиками Дж. Бидлом и Э. Тейтемом в 1941 году. Согласно этому случаю, биохимические реакции как развивающихся, так и зрелых организмов контролируются специфическими ферментами, которые, в свою очередь, контролируются генами. Информация каждого гена передается от одного поколения к другому через специфический генетический код, определяемый линейной последовательностью нуклеотидов. По мере образования новых клеток каждый ген копируется, и в процессе разделения каждая вспомогательная клетка получает точную копию всего кода. В каждом поколении клеток происходит транскрипция генетического кода, и использование наследственной информации может регулировать синтез определенных ферментов и других белков, присутствующих в клетке.
В 1953 году американский биолог Дж. Уотсон и британский биохимик Ф. Крик сформулировали теорию, объясняющую, как структура молекулы ДНК обеспечивает основные свойства генов — способность воспроизводить, передавать и мутировать информацию. На основе этой теории было сделано несколько предсказаний о генетической регуляции синтеза белка, которые были подтверждены экспериментально.
Развитие с середины 1970-х годов генной инженерии, то есть методов получения рекомбинантной ДНК, значительно изменило характер изучения генетики, биологии развития и эволюции. Развитие методов клонирования ДНК и полимеразной цепной реакции позволило получить достаточное количество основного генетического материала, включая рекомбинантную (гибридную) ДНК. Эти методы используются для определения тонкой структуры генетического аппарата и взаимосвязи между геном и его особым продуктом — полипептидом. Внедрение рекомбинантной ДНК в клетки позволило создать штаммы бактерий, которые могут производить важные для лекарств белки, такие как человеческий инсулин, человеческий гормон роста и многие другие соединения.
В изучении генетики человека были достигнуты большие успехи. В частности, изучаются генетические заболевания, такие как серповидно-клеточная анемия и муковисцидоз. Исследования раковых клеток привели к открытию туморигенеза — превращения нормальных клеток в злокачественные. Исследования, проведенные на вирусах, бактериях, дрожжах, мухах и мышах, дали богатую информацию о молекулярных механизмах наследственности. Гены некоторых организмов могут быть перенесены в клетки других очень развитых организмов, например, мышей, которые после этого процесса называются трансгенными. Для введения чужеродных генов в генетический аппарат млекопитающих были разработаны различные специфические методы.
В растениях используются обсервационный, сравнительный, исторический и экспериментальный методы исследования. Ученые собирают коллекции, наблюдают за растениями в естественных или лабораторных условиях и проводят эксперименты в естественной или созданной среде.
Откуда появилось слово «биология»
Термин «биология» появился в 1800 году
Слово «биология» происходит от двух греческих слов. ‘bios’ — жизнь и ‘logos’ — образование. В древние времена люди жили в основном за счет скотоводства, земледелия и охоты. Наблюдение за растениями и животными и знание их повадок помогали им в быту. От этого также зависело выживание людей.
Долгое время способом изучения природы было наблюдение и гибридизация похожих видов. К XVIII веку наши знания о живых организмах стали очень богатыми. Современные ученые до сих пор часто ссылаются на них.
История изучения биологии
История изучения биологии начинается с древнегреческих философов Аристотеля и Галена. В эпоху Возрождения, с появлением книгопечатания, научные знания стали распространяться более широко. В период великих географических открытий путешественники обнаружили множество новых видов флоры и фауны. Линней и Бюффон позже классифицировали формы живых и окаменелых организмов.
Чарльз Дарвин — создатель теории эволюции
Появление микроскопа привело к открытию микробного мира и заложило основы клеточной теории. Теория эволюции начала развиваться в 19 веке. Чарльз Дарвин разработал свою теорию на основе естественного отбора.
В 20 веке генетика начала стремительно развиваться. К 1930-м годам сформировалась современная теория эволюции, или неодарвинизм. Открытие ферментов привело к изучению метаболизма. Ученые Уотсон и Крик открыли ДНК и положили начало развитию молекулярной биологии. К концу 20-го века генетический код человека был расшифрован.
По мере развития науки они становятся все более специализированными, но все они объединяются в единое целое. Знания из одной области могут быть успешно применены во многих других областях.
Значение биологии
Биология помогает открывать новые лекарства и лечить болезни
Открытия, сделанные в области биологии, позволили людям создать много полезных вещей для себя.
- изобрели лекарства от многих болезней;
- вывели новые породы домашних животных и сорта сельскохозяйственных культур;
- открыли способы борьбы с вредителями.
Знание экологии помогает поддерживать баланс во взаимодействии человека и природы. Без специальных исследований невозможно было бы решить проблему загрязнения окружающей среды. Ученые работают над защитой редких и исчезающих видов.
Биология считается наукой будущего по одной причине: она побуждает людей любить природу и подчиняться ее законам. Это ключ к гармонии между человеком и окружающей средой.
